【计算机网络概述】第一章：概论 1.3什么是网络核心

学习目标：

1. 网络核心
2. 电路交换
3. 分组交换
4. 电路交换与分组交换的区别

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前言

       上一篇文章学习了网络边缘，知道了主机和应用进程（端系统）是怎么接入网络核心中的，端系统的两种模式：客户端/服务器模式，对等模式。端系统中利用两种面向网络实施的服务：TCP和UDP。

一、网络核心

概念：路由器的网状网络

基本问题：数据是怎样通过网络进行传输的？

• 电路交换：为每一呼叫预留一个专有电路，如电话网
• 分组交换：1）将要传送的数据进行一个一个单位分组     2）将分组从一个路由器传送到与之相邻的路由器，一段段从源端传到目标端     3）每段：采用最大传输能力，称为带宽。

关键核心： 路由 和 转发

• 路由：决定分组采用的源到目标的路径，路由算法是最短路径算法
• 转发：将分组从路由器的输入链路转移到输出链路

二、电路交换

2.1 概念

       端到端的资源被分配给从源端到目标端的呼叫“call”。

       这句话的意思是：对于两个端到端的系统直接使用物理链路进行连接，如果说，当这两个端系统进行连接的时候，这条链路被占用，其他的端系统将不能再使用这条链路，即使这两个端系统在连接中，但没有进行通信，但链路被占用，被分配的资源被浪费。

       电路交换在建立连接的时候会消耗一定的时间，因为要建立连接。 

因此，总结一下：

• 电路交换独享资源，不共用，当每一个呼叫一旦建立起来，就能够保证性能；
• 如果呼叫没有数据发送，被分配的资源将会被浪费；
• 电路交换通常被传统电话网络采用；
• 为呼叫预留端-端资源，要求建立呼叫连接。

2.2 电路交换中网络分片

       在上图中，我们可以看见每两个节点之间的一条链路被分为多片，采用什么方式进行分片呢？我们可以采用频分，时分，波分……等方式

频分，时分，波分，码分的理解

前提知识：

       多路复用：在同一传输线或同一通路，传送多路信号；

       基本方法：使多路信号进行相互分离，方式是：频分，时分，波分，码分

2.3 电路交换为什么不适合计算机之间的通信

• 建立连接的时间长
• 计算机之间的通信具有很长的突发性，如果使用电路交换，则浪费的片较多，即使这个呼叫没有数据传递，其所占据的片也不能够被别的呼叫使用
• 可靠性不高          ？

三、分组交换

3.1 概念

以分组为单位存储-转发方式，资源共享，按需使用

• 网络带宽资源不再分为一个个片，传输是使用全部带宽
• 主机之间传输的数据被分为一个个分组
• 存储-转发：分组每次移动一跳，再转发之前，节点必须收到整个分组；延迟比线路交换要大；排队时间。

3.2 存储-转发

被传输到下一个链路之前，整个分组必须到达路由器：存储-转发。

3.3 排队延迟和丢失

如果到达速率大于链路的输出速率：

• 分组将会进行排队，等待传输；
• 如果路由器的缓存用完了，分组将会被抛弃。

3.4 统计多路复用

3.5 分组交换网络的分类

3.5.1 数据报网络：

• 分组的目标地址决定下一跳
• 再不同的阶段，路由可以改变 

3.5.2 虚电路网络：

• 每个分组都带标签（虚电路标识），标签决定下一跳
• 再呼叫建立时决定路径，再整个呼叫中路径保持不变
• 路由器维持每一个呼叫的状态信息

3.5.3 数据报的工作原理

• 在通信之前，无须建立一个连接，有数据就可以进行传输
• 每一个分组都独立路由（路径不一样，可能会失序）
• 路由器根据分组的目标地址进行路由

3.5.4 虚电路的工作原理

• 在通信之前，需要建立其一个连接，都有一个虚电路标识，根据虚电路标识进行下一步的跳转。

四、电路交换 VS 分组交换

4.1 证明在同样的网络资源，分组交换允许更多的人使用网络

这里借鉴中科大郑烇老师的课件（本菜鸡还不会概率论）

4.2 突发数据的胜利者是谁？

那肯定是分组交换，原因如下：

• 分组交换适合于对突发数据传输，资源共享；简单，不必建立呼叫；相反，电路交换需要进行先建立呼叫，再传输数据；
• 缺点是过度使用会造成网络拥塞：分组延时和丢失。对于可靠数据传输需要协议来约束：拥塞控制；